机械制造工艺(微课版)教案项目4箱体类零件机械加工工艺规程编制与实施

1《机械制造工艺》教学设计方案授课时间授课班级所属项目学习任务上课地点项目4箱体零件机械加工工艺编制与实施课时6最终目标能合理编制箱体零件的机械加工工艺规程并实施，加工出合格的零件1．能正确分析箱体零件的结构和技术要求2．能根据实际生产需要合理选用机床、工装(含机床附件)，合理选择金属切削教学目标加工参数进行平面与孔系的加工3．能合理进行箱体零件精度检验促成目标4．能考虑加工成本，对零件的机械加工工艺过程进行优化设计5．能合理编制箱体零件机械加工工艺规程，正确填写机械加工工艺文件6．能查阅并贯彻相关国家标准和行业标准7．能进行相关设备的常规维护与保养，执行安全文明生产8．能注重培养学生的职业素养与良好习惯教学过程设计任务引入编制图4.2所示矩形垫块的机械加工工艺规程并实施。零件材料为HT200，生产类型为坯：110mm×50mm×60mm的矩形铸件)。相关知识相关知识平面加工的常用方法有刨削、铣削和磨削三种。刨削和铣削常用于平面的粗加工和半精(1)刨削与插削。①刨削。在刨床上用刨刀切削加工工件称为刨削加工。刨削主要用来加工各种平面、沟及成形面等。a.刨床。刨削加工可以在牛头刨床或龙门刨床上进行。2按加工表面分类，刨刀可分为平面刨刀、沟槽刨刀；按加工方式分类，刨刀可分为普通刨刀、偏刀、角度偏刀、切刀、弯切刀等。ii．刨刀的选用。刨刀的刀头材料主要根据工件材料而定。c.矩形工件的装夹方法。矩形工件刨削加工时，应根据其形状、大小选择安装方法。对于小型工件，通常采用平口虎钳进行装夹。当工件宽度大于钳口张开尺寸或平口钳难以夹持时，可采用角铁装夹，还可以使用T型螺栓和压板将工件直接固定在工作台上。i．刨床结构简单，调整、操作方便，刨刀制造、刃磨、安装容易，加工费用低。ii．刨刀只在一个运动方向上进行切削，返回时不进行切削，空行程损失大，且加工时通的生产率并不比铣削低。②插削。插削和刨削的切削方式基本相同，只是插削是在竖直方向进行的，主要用于单(2)铣削。所谓铣削，就是以铣刀旋转做主运动，工件或铣刀做进给运动的切削加工方①铣床及其附件。铣床是用铣刀进行切削加工的机床，用途极为广泛。铣床工作时，主常用的铣床是升降台铣床，其主要特征是有沿床身垂直导轨运动的升降台，工作台可随着升降台做上下(垂直)运动，工作台在升降台上还可做纵向和横向运动。调整X6132型卧式万能升降台铣床b卧式升降台铣床的主要区别仅在于其主轴轴线与台台面垂直。i．立铣头与机床床身成一整体，这种立式铣床刚性较好，但加工范围较小。3以适应铣削各种角度面、椭圆孔等工件，在生产中应用广泛。X立式升降台铣床c.龙门铣床。龙门铣床是一种大型高效能通用机床，主要用于加工各类大型工件上的平面、沟槽，可对工件进行粗铣、半精铣和精铣加工。其主参数是工作台面的宽度。具有三个铣头的中型龙门铣床d.铣床附件及其选用。铣床配备有多种附件，用来扩大工艺范围，常用的有平口虎钳、立铣头、回转工作台(圆工作台)和万能分度头四种。i．平口虎钳。平口虎钳的底座可以通过T型螺栓与铣床工作台稳固连接。iii．回转工作台(rotarytable)。回转工作台简称转台，可用T型螺栓固定在铣床工作台上，其主要功用是在转台台面上装夹工件、进行圆周分度和做圆周进给运动铣削曲面轮廓。a.铣刀类型。铣刀主要用于在铣床上加工平面、台阶、沟槽、成形表面和切断工件等。b.铣刀的选择。通常根据铣削用量选择铣刀。4③工件的装夹。在铣床上加工工件时，一般采用以下几种工件装夹方法。a.直接装夹。大型工件通常直接装夹在铣床工作台上，用螺柱、压板压紧。这种方法需用百分表、划针等工具找正加工面与铣刀的相对位置。b.机用平口虎钳装夹工件。对于形状简单的中、小型工件，一般可装夹在机用平口虎钳c.分度头装夹工件。对于需要分度的工件，一般可直接装夹在分度头上。另外，不需分度的工件有时用分度头装夹加工也很方便。d.V形块装夹工件。这种方法一般适用于轴类零件，除具有较好的对中性以外，还可承另外，还可采用专用铣床夹具装夹工件，这时定位准确、夹紧方便，效率高，一般适用④平面铣削方式及其选用。铣削方式是指铣削时铣刀相对于工件的运动关系。平面铣削方式包括周边铣削和端面铣削。a.周边铣削。又称圆周铣削，简称周铣。是指用铣刀的圆周切削刃进行的铣削。用周铣周铣法铣削工件时又有两种方式，即逆铣与顺铣。铣削时若铣刀旋转切入工件的切削速度方向与工件的进给方向相反，则称为逆铣；反之，则称为顺铣。b.端面铣削。简称端铣，是指用铣刀端面上的切削刃进行铣削。用端铣法加工而成的平面，其平面度和表面粗糙度主要取决于铣床主轴轴线与进给方向的垂直度和铣刀刀尖部分的刃磨质量。端铣有对称铣削、不对称逆铣和不对称顺铣三种方式。c.周铣与端铣的分析对比。iii．端铣用面铣刀切削时，其刀齿的主、副切削刃同时工作。iii．端铣用面铣刀便于镶装硬质合金刀片，进行高速铣削和阶梯铣削，效率较高；而周铣用圆柱铣刀镶装硬质合金刀片比较困难。iv．端铣用面铣刀的直径最大可达1000mm，一次能铣出较宽的表面，加工较大平面优势明显；而用圆柱铣刀周铣宽度较大的工件时，一般都要接刀铣削，会残留接刀痕迹。v．周铣用圆柱铣刀可采用大的刃倾角，以充分发挥刃倾角在铣削过程中的作用，对难加工材料的铣削有一定帮助。量及其选用。a.铣削用量。在铣削过程中选用的切削用量称为铣削用量。铣削用量包括吃刀量a、铣fb.铣削用量的选用。证刀具有合理的使用寿命，有较高的生产率和较低的生产成本。。·铣削时不超过铣床允许的动力和转矩、不超过工艺系统(工件、刀具、机床、夹具)ii．选择铣削用量的顺序。iii．铣削用量的选择。(3)平面磨削。对于精度要求高的平面以及淬火零件的平面加工，需要采用平面磨削方法。平面磨削主要在平面磨床上进行。平面磨削分为周磨和端磨两类。5任务实施a.周磨。任务实施b.端磨它是采用砂轮端面对工件平面进行磨削。②平面磨床。根据平面磨床工作台的形状和砂轮工作面的不同，普通平面磨床可分为四种类型：卧轴矩台式平面磨床、卧轴圆台式平面磨床、立轴矩台式平面磨床和立轴圆台式平③平面磨削砂轮的选择。平面磨削砂轮应根据磨削方式、工件材料、加工要求等内容，查阅相关标准或刀具手册平面磨削时，工件的装夹方法应根据工件的形状、尺寸和材料而定a.电磁吸盘及其应用。电磁吸盘根据电的磁效应原理制成，是平面磨削中最常用的夹具之一，用于钢、铸铁等磁性材料制成的有两个平行平面的工件装夹。⑤平面磨削技术。平面磨削时，尽管使用的磨床及磨削方式有所不同，但加工方法基本上是相同的。现以卧轴矩台平面磨床为例，说明平面磨削的三种基本方法，即横向磨削法、深度磨削法和台阶磨削法。⑥平面磨削用量的选择。磨削用量的大小一般由加工方法、磨削性质、工件材料等决定。(4)平面加工方案。平面加工方案应根据零件的形状、尺寸、材料、技术要求和生产类型等情况正确选择，以保证平面加工质量。2.矩形垫块零件精度检验(1)检验尺寸精度和平行度误差。(2)检验平面度误差。平面度误差的常用检验方法有以下几种。①涂色法。②透光法。③千分表法(3)检验垂直度误差。(4)采用目测类比法检验表面粗糙度。1．矩形垫块零件机械加工工艺规程编制(1)分析矩形垫块的结构和技术要求。(2)明确矩形垫块零件的毛坯状况。(3)选择定位基准。(4)矩形垫块零件的机械加工工艺路线。①确定各表面加工方案。②划分加工阶段。此零件加工时采用将粗、精加工合并在一道工序进行，并分别选用不同的切削用量。(5)设计工序内容。①确定各表面加工余量、工序尺寸及其公差。②选择设备、工装。根据单件小批生产类型的工艺特征，选择通用机床进行零件加工。HT刀的规格，选择、计算和调整铣削用量。(6)填写工艺文件。2．矩形垫块零件机械加工工艺规程实施(1)铣削加工技术。6b.带孔铣刀的安装。在卧式铣床上一般使用拉杆安装铣刀。②铣削平面的操作方法。a.选择铣刀。根据工件的形状、切削层的尺寸及加工要求选择铣刀。加工较大平面应选择端铣刀，加工较小的平面一般选择铣削平稳的圆柱铣刀。铣刀的直径应尽量大于待加工表面的宽度，以减少走刀次数。c.选择夹具装夹工件。d.选择铣削用量。e.调整机床。检查铣床各部件及手柄位置，调整主轴转速及进给速度。f.按铣削操作规程进行加工。(2)矩形垫块零件的加工。思考练习教学反馈《机械制造工艺》教学设计方案授课时间授课班级所属项目学习任务课时《机械制造工艺》教学设计方案授课时间授课班级所属项目学习任务课时任务引入相关知识教学目标加工参数进行平面与孔系的加工3．能合理进行箱体零件精度检验促成目标4．能考虑加工成本，对零件的机械加工工艺过程进行优化设计5．能合理编制箱体零件机械加工工艺规程，正确填写机械加工工艺文件6．能查阅并贯彻相关国家标准和行业标准7．能进行相关设备的常规维护与保养，执行安全文明生产8．能注重培养学生的职业素养与良好习惯教学过程设计1．能正确分析箱体零件的结构和技术要求2．能根据实际生产需要合理选用机床、工装(含机床附件)，合理选择金属切削最终目标能合理编制箱体零件的机械加工工艺规程并实施，加工出合格的零件上课地点项目4箱体零件机械加工工艺编制与实施编制如图4.41所示坐标镗床变速箱壳体零件的机械加工工艺规程并实施。零件材料为ZL106，生产类型为小批生产。1．镗孔(boring)12镗孔一般在镗床上进行，也可以在车床、铣床、数控机床和加工中心上进行。(1)镗床。镗床主要用于加工尺寸较大且精度要求较高的孔。镗床工作时，由刀具做旋转主运动，进给运动则根据机床类型和加工条件的不同由刀具或工件完成。镗床主要类型有式镗床、坐标镗床等。①卧式镗床。卧式镗床的主运动有镗轴和平旋盘的旋转运动(二者是独立的，分别由不同的传动机构驱动)。卧式镗床的主参数是镗轴直径。②坐标镗床。此类机床具有精密的坐标测量装置，是保证加工精度的关键。坐标镗床有立式单柱、立式双柱和卧式三种类型。立式双柱坐标镗床(2)镗刀①镗刀类型。镗刀是具有一个或两个切削部分，专门用于对已有孔进行粗加工、半精加按其切削刃数量可分为单刃镗刀、双刃镗刀和多刃镗刀；刀按其结构可分为整体式、装配式和可调式镗刀。②镗刀的选用。3大多数单刃镗刀制成可调结构，单刃镗刀结构简单，可以校正原有孔轴线偏斜和小的位置偏差，适应性较广，可用来进行粗加工、半精加工或精加工。简单的双刃镗刀，就是镗刀的两端有一对对称的切削刃同时参与切削。优点是消除了径向力对镗杆的影响，对其刚度要求低、不易振动，可以用较大的切削用工件孔径尺寸精度由镗刀径向尺寸保证。常用的双刃镗刀有固定式镗刀和浮动镗刀两种。(3)镗床夹具。镗床夹具又称镗模，是一种精密专用夹具，主要用于加工箱体或支座类零件上的孔或孔系。镗模主要由镗模底座、支架、镗套、镗杆及必要的定位元件和夹紧装置组成，加工孔的尺寸精度和位置精度主要由镗模保证。(4)镗削用量。(5)镗孔加工方法。镗孔加工往往要经过粗镗、半精镗、精镗的过程。①粗镗。粗镗主要是对工件的毛坯孔(铸、锻孔)或对钻、扩后的孔进行预加工，为下一步半精镗、精镗加工达到要求奠定基础，并及时发现毛坯的缺陷，如裂纹、夹砂、砂眼等。②半精镗。半精镗是精镗的预备工序，主要是解决粗镗时残留下来的余量不均部分。③精镗。精镗是在粗镗和半精镗的基础上，用较高的切削速度、较小的进给量，切去粗的内孔表面。箱体上一系列相互位置有精度要求的孔的组合称为孔系。孔系可分为平行孔系、同轴孔系和交叉孔系。(1)平行孔系的加工。平行孔系的主要技术要求是各平行孔中心线之间及中心线与基准面之间的距离尺寸精度和相互位置精度。保证平行孔系加工精度的方法有如下几种。①找正法。找正法是在通用机床(镗床、铣床)上利用辅助工具来找正要加工孔的正确位置的加工方法。a.划线找正法。加工前按照零件图在毛坯上划出各孔的位置轮廓线，然后按划线一一进b.心轴和量块找正法。(a)第一工位(b)第二工位用心轴和量块找正法4样板找正法定心套找正法②镗模法(镗模法即利用镗模专用夹具加工孔系)用镗模夹具加工孔系调整机床主轴与工件间在水平和垂直方向的相对位置来保证孔距精度的一种镗孔方法。(2)同轴孔系的加工。成批生产中，箱体上同轴孔系的同轴度几乎都由镗模来保证；单件小批生产中，其同轴度用下面几种方法来保证。①利用已加工孔做支承导向。②利用镗床后立柱上的导向套支承导向。(3)交叉孔系的加工。交叉孔系的主要技术要求是控制有关孔的垂直度误差。在普通镗(1)箱体零件的主要检验项目。①各加工面的表面粗糙度及外观检查。②孔的尺寸精度、几何形状精度。5③平面的尺寸精度、几何形状精度。④孔系的相互位置精度(孔轴线的同轴度、平行度、垂直度；孔轴线与平面的平行度、垂直度等)、孔距精度。(2)各项目的检验方法。①表面粗糙度检验，通常用目测或样板比较法。②孔的尺寸精度一般用塞规检验。当验。箱体零件上平面的精度检验包括尺寸精度、形状精度、位置精度和表面粗糙度四项，而平面的形位精度主要有平面度、平行度、垂直度和角度等，尺寸精度、表面粗糙度和平面度的检验方法已介绍过，下面分别介绍其他项目的常规检验方法。a.平面度误差的检验。平面度误差的常用检验方法见任务4.1中相关内容。b.平行度误差的检验。平行度误差的常用检验方法有以下几种。i．用外径千分尺(或杠杆千分尺)测量。ii．用千分表(或百分表)测量c.垂直度误差的检验。垂直度误差的常用检验方法有以下几种。iii．用百分表(或千分表)测量。④箱体零件孔系位置精度及孔距精度的检验。a.孔系同轴度检验。用检验棒及百分表检验同轴度误差用检验棒及百分表检验同轴度误差孔的轴线对基面的平行度测量方法孔轴线之间的平行度测量6c.孔轴线与端面的垂直度检验。ic.孔轴线与端面的垂直度检验。i．采用模拟心轴及百分表(或千分表)检验。(a)(b)孔距的检验⑤三坐标测量机可同时对零件的尺寸、形状和位置等进行高精度的综合测量。1．变速箱壳体零件机械加工工艺规程编制(1)分析变速箱壳体的结构和技术要求。。任务实施箱体零件的主要加工表面是平面和孔。a.基本孔。箱体的基本孔可分为通孔、阶梯孔、交叉孔、盲孔等几类。c.装配基面。为便于加工、装配和检验，箱体的装配基面尺寸应尽量大，形状应尽量简d.凸台。箱体外壁上的凸台应尽可能在一个平面上，以便可以在一次走刀中加工出来，e.紧固孔和螺纹孔。箱体上的紧固孔和螺纹孔的尺寸规格应尽量一致，以减少刀具数量和换刀次数。此外，为保证箱体有足够的刚度与抗振性，应酌情合理使用肋板、肋条，加大圆角半径，收小箱口，加厚主轴前轴承口厚度。②箱体零件的主要技术要求。a项。7体零件，内腔无加强筋，结构简单，孔多壁薄，刚性较差。其主要加工面和加工要求如下。i．三组平行孔系。三组平行孔用来安装轴承，因此都有较高的尺寸精度(IT7)和形状12mm)要求，表面粗糙度Ra为1.6m，孔距公差为0.1mm。(2)明确变速箱壳体的毛坯状况。①箱体零件材料一般选用HT200~HT400的各种牌号的灰铸铁，而最常用的为HT200。②本任务中变速箱壳体零件的材料为ZL106铝硅铜合金，根据零件形状及材料确定只能采用铸造毛坯。(3)选择定位基准。①粗基准的选择。在选择粗基准时，通常应满足以下几点要求。a.在保证各加工表面均有加工余量的前提下，应使重要孔的加工余量均匀，孔壁的厚薄尽量均匀，其余部位均有适当的壁厚。b.装入箱体内的回转零件(如齿轮、轴套等)应与箱壁有足够的间隙。c.注意保持箱体必要的外形尺寸。此外，还应保证定位稳定，夹紧可靠。②精基准的选择。为保证箱体零件孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的相互位置和距离尺寸精度，箱体零件精基准选择常用两种原则：基准统一原则和基准重合原则。a.一面两孔定位(基准统一原则)。b.三面定位(基准重合原则)。(4)拟定变速箱壳体的机械加工工艺路线。①确定各表面加工方案。a.主要表面加工方法的选择。箱体的主要表面有平面和轴承支承孔。对于中、小型箱体零件，一般在牛头刨床或普通铣床上进行。对于大型箱体零件，一般在龙门刨床或龙门铣床上进行。在大批大量生产时，多采用铣削。当生产批量大且精度又较高时，可采用磨削。单件小批生产精度较高的平面时，除一些高精度的箱体仍需手工刮研外，一般采用宽刃